Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

Белгородская область – территория с развитой промышленностью и сельским хозяйством [5]. В связи с этим, в ней остро стоят вопросы, связанные с загрязнением окружающей среды. Среди основных загрязнителей наиболее распространены соли тяжелых металлов, радионуклиды и др.

Токсичные химические элементы служат причиной хронических интоксикаций сельскохозяйственных животных, снижения их продуктивности [1], иммунного статуса и качества продуктов животноводства [4]. Ряд тяжелых металлов, которые в обычных условиях не токсичны, при избыточном содержании их в организме животных, могут стать причиной гибели или необратимых последствий, ухудшают качество готовой продукции.

По данным Белгородской областной ветеринарной лаборатории в Белгородской области отсутствуют районы, пищевые продукты, произведенные в которых, имели бы уровень загрязнения радионуклидами и солями тяжелых металлов выше норм, разрешенных СанПиН [2]. Но в этих пределах существуют довольно большие расхождения значений показателей в зависимости от географического положения района, от вида развитой в нем промышленности и других факторов.

Существуют территории, в которых концентрация некоторых токсикантов выше предельно допустимых уровней. Можно выделить три района, принципиально различающихся по уровню загрязнений: Белгородский – как наиболее благополучный в экологическом отношении; Губкинский – как подвергающийся наибольшему загрязнению тяжелыми металлами вследствие добычи руды в открытых карьерах; Алексеевский – как район, максимальная площадь которого подверглась радиоактивному заражению вследствие аварии на Чернобыльской АЭС и интенсивному развитию химической промышленности.

Исследования влияния экологической ситуации в этих районах с различной техногенной нагрузкой на обмен веществ животных, их физиологическое состояние, а также особенностей протекания биохимических и технологических процессов при производстве продуктов питания из мяса этих животных являются актуальной проблемой.

Целью настоящей работы являлось изучение физиолого-биохимического статуса, депонирования токсических веществ в тканях и органах крупного рогатого скота, выращеного в разных районах Белгородской области.

Для достижения цели были поставлены задачи изучить некоторые показатели, характеризующие обмен веществ и физиологическое состояние животных, выращенных в Белгородском, Губкинском и Алексеевском районах и выявить различия в накоплении токсических веществ в органах и тканях животных из этих районов. Эти районы, принципиально различаются по показателям загрязненности. Физиологическое состояние животных, выращенных на территории более благополучного Белгородского района, рассматривалось нами как контрольное, а Алексеевский и Губкинский районы рассматриваются как более загрязненные – опытными. Объектом исследований являлся крупный рогатый скот – коровы и бычки, – выращенные в этих районах. Животных подбирали в группы по принципу аналогов с учетом происхождения, живой массы и возраста.

Показатели крови. Форменные элементы крови являются важнейшими показателями физиологического состояния организма. Из табл. 1 и 2 видно, что у крупного рогатого скота, выращенного в хозяйствах Белгородского района эритроцитов в крови достоверно больше, чем у животных Губкинского и Алексеевского районов. Разница составляет от 16,1 до 19,1 % у коров и от 16,9 до 19,7 % у бычков (р < 0,001).

Концентрация гемоглобина также выше у животных из Белгородского района: у коров – соответственно на 14,5 % (р < 0,01) и 6,4 % (р < 0,05), у бычков – на 14,2 % (р < 0,05) и 7,1 % (р < 0,01) по сравнению с указанными районами. При рассмотрении лейкограммы заметны некоторые отклонения в процентном содержании отдельных видов лейкоцитов. Различие в концентрации лимфоцитов в крови бычков и коров из различных районов составляет 5–6 % (р < 0,01) для бычков и 4-5 % (р < 0,05) для коров.

Существенно различаются биохимические показатели крови животных из разных районов. Видна тенденция к уменьшению содержания глюкозы, холестерола, кальция, общего белка и доли альбуминовой фракции в крови бычков и коров в ряду районов Белгородский – Губкинский – Алексеевский.

Различаются показатели отдельных фракций глобулинов. Так в крови бычков Алексеевского района отмечено повышенное содержание β-глобулинов. Содержание отдельных фракций глобулинов у бычков и коров меняется в зависимости от района не более, чем на 10 % (р < 0,05).

Имеет место достоверное (р < 0,05) повышение концентрации мочевины в крови бычков и коров Губкинского и Алексеевского районов. Снижение концентрации общего белка и увеличение мочевины свидетельствует о нежелательных изменениях в белковом обмене.

В целом, показатели крови коров и бычков, выращенных в Губкинском и Алексеевском имеют значительные (р < 0,001) отклонение в сторону увеличения или уменьшения. Это свидетельствует об отрицательном влиянии экологической ситуации в этих районах на организм животных.

Содержание тяжелых металлов в тканях и органах животных. В наших исследованиях отмечены различия в содержании тяжелых металлов и радионуклидов в органах и тканях крупного рогатого скота в зависимости от региона их выращивания. Так, наименьшее содержание тяжелых металлов в органах и тканях животных Белгородского района. Больше их у животных Губкинского района.

Наибольшие различия в накоплении кадмия в органах бычков, выращенных в Алексеевском и Губкинском районах (табл. 3). Меньшие различия по его содержанию у бычков в мышечной ткани. Аналогичная картина наблюдается по содержанию кадмия в тканях и органах коров.

Аналогична картина по накоплению в органах и тканях животных цинка. Половые различия по этому показателю несущественны, а различия в органах и тканях животных из разных районов очень значительны.

Максимальные количества свинца (табл. 4) в печени, почках, селезенке, сычуге и шкуре крупного рогатого скота. Накопление его в других органах у животных в разрезе районов Белгородский – Алексеевский – Губкинский менее выражено. Нагляднее это показано на рисунке.

Таблица 4

Концентрация свинца в тканях и органах бычков, мг/кг×10-1

Меньшие различия между животными из трех районов отмечены по содержанию меди. Так, в зависимости от органа, концентрация ее меняется от 0,81 в мышцах до 2,76 мг/кг – в селезенке у бычков Белгородского района. Несколько выше содержание меди в органах бычков Алексеевского района – от 1,09 в сычуге до 3,01 мг/кг – в селезенке. Наибольшее содержание ее в органах и тканях у бычков Губкинского района – 3,41 мг/кг в селезенке.

Концентрация меди в органах и тканях коров в выше, чем у бычков. Меньше в органах и тканях животных разных районов Белгородской области мышьяка и ртути. Их концентрация в различных органах находится примерно на одном уровне. В среднем она также выше у животных Губкинского района. В органах и тканях боровов и свинок Губкинского района их в 1,12–1,59 раз больше, чем в Белгородском. Разница между животными Белгородского и Алексеевского районов менее значительна, но достоверна.

Таким образом, можно отметить значительную разницу в накоплении в органах и тканях тяжелых металлов у животных из разных районов. Особо беспокоит значительное (р < 0,01) повышение концентрации тяжелых металлов в наиболее используемых в питании человека мышечной ткани и печени.

Содержание металлов в органах и тканях самок и самцов крупного рогатого скота по половому признаку значительно не различается.

Радиоактивные изотопы в тканях и органах животных. В исследованиях отмечены различия в содержании цезия-137 и стронция-90 в органах и тканях крупного рогатого скота в зависимости от района их выращивания. Отклонения некоторых изученных показателей достигают довольно больших значений.

Наибольшее содержание радиоактивных изотопов характерно для внутренних органов и тканей животных Алексеевского района. Губкинский район занимает промежуточное положение. Наибольшие количества цезия-137 содержатся в печени, почках, селезенке, сердечной мышце исследованных животных (табл. 5), меньшие – в крови, легких, мышечной и костной ткани. Однако, с учетом массы мышечной и костной тканей в организме, они аккумулируют большую часть этих радиоактивных веществ.

Таблица 5

Радиоцезий в тканях и органах бычков, Бк/кг

В целом, содержание цезия-137 у животных из Белгородского района имеет большие различия в разрезе тканей и органов. С увеличением общего его количества в организме, происходит «выравнивание» концентрации по отдельным видам тканей. Например, разница максимального и минимального значений у свинок из Белгородского района составляет 2,34 Бк/кг, а у свинок из Алексеевского района – 1,67 Бк/кг.

Наибольшие количества стронция-90 в печени, почках, селезенке, костной ткани (таблица 6). Концентрации стронция-90 более высоки по сравнению с цезием-137.

В Губкинском и Алексеевском районах содержание его в тканях и органах всех видов животных больше, чем в Белгородском.

Наши исследования показали, что по прошествии более чем 20 лет с момента аварии на Чернобыльской АЭС, уровень заражения продуктов животноводства стронцием-90 на загрязненных территориях остается довольно высоким.

Для зон техногенного загрязнения характерно угнетение гемопоэтической системы. Установлено достоверное снижение уровня гемоглобина и эритроцитов. В крови животных, находящихся в пораженной зоне содержание гемоглобина и эритроцитов на 6,9–25 % ниже, чем у животных в зонах относительного экологического благополучия. Более низкий уровень гемоглобина у животных, испытывающих максимальный техногенный прессинг (Губкинский и Алексеевский районы).

Физико-химические показатели колбасных изделий. Токсические вещества мясного сырья от животных из разных районов могут оказать отрицательное влияние на микрофлору, а, следовательно, на процесс созревания и качество готовых колбас.

Для отслеживания динамики процесса в колбасном батоне в период созревания в наружном и внутреннем слое мы определяли: массовую долю влаги, поваренной соли и величины pH. Исследования проводили на 3, 11, 26 и 41 сутки процесса созревания.

Исследования показали, что снижение влажности во внутренних и внешних слоях колбасных батонов существенно не зависело от района поставки сырья. Однако, на протяжении всего технологического процесса в контрольных образцах (Белгородский район) влажность продукта на 1–4 % (р < 0,05) ниже, чем в остальных образцах. Это может быть связано с более активным протеканием автолитических процессов в ходе созревания.

В процессе созревания колбас изменяется величин pH фарша.

В образцах из Алексеевского района, выработанных с применением бактериальной закваски снижение величины pH идет несколько быстрее, чем в остальных образцах, что может быть объяснено влиянием радиации на деструкцию белков, усиливающую общий эффект автолиза.

Микробиологические исследования колбас. Бактериальную закваску вносили в фарш после предварительной ее активации. В момент внесения культуры микроорганизмы находились в стадии экспоненциального роста, что обеспечило их интенсивное размножение и продуцирование в среду молочной кислоты, снижающей pH фарша. Необходимо отметить, что количество кокковых форм микроорганизмов в партиях готовых колбас, выработанных с применением бактериальной закваски на несколько порядков превышает их содержание в партиях ГОСТ и партиях с применением ГДЛ. Так, если в партиях ГОСТ и ГДЛ содержание кокковых форм молочно-кислых бактерий остается на уровне 103, то в партиях с использованием бактериальных заквасочных культур это значение составляет 108 (табл. 7).

Таблица 7

Динамика развития кокковых форм микроорганизмов при созревании сырокопченой колбасы «Брауншвейгская», КОЕ/г

Обращает на себя внимание некоторая задержка развития всех форм микрофлоры в образцах из Алексеевского и Губкинского районов, выработанных с применением бактериальной закваски на первом этапе процесса созревания. Это может быть объяснено негативным влиянием на жизнедеятельность данных видов микроорганизмов примесей токсических веществ, присутствующих в мясном сырье [3].

Гистологические исследования колбас. Направленное ферментативное и кислотное воздействие на белки привело к изменению гистологической структуры мышечной ткани.

Самые существенные деструктивные изменения к 41 суткам созревания произошли в образце из Белгородского района. Это свидетельствует, что в экологически более чистых образцах создаются более благоприятные условия для направленного развития микрофлоры и ферментативных процессов.

Химический состав готовых колбасных изделий. В колбасных изделиях из мяса, полученного в различных районах, прослеживаются те же особенности накопления тяжелых металлов и радионуклидов, что и в исходном сырье. В их составе концентрация токсических веществ по сравнению с исходным сырьем увеличивается за счет потери влаги и общего повышения доли сухих веществ. Наибольшие количества тяжелых металлов в колбасных изделиях из мясного сырья Губкинского района. Наибольшие количества радионуклидов – в продукции из Алексеевского района. Количество стронция в ней вплотную приближается к предельно допустимому значению.

Наличие токсикантов в мясном сырье незначительно повлияло на качество готовой продукции. Настораживает то, что имеют место некоторые отклонения в протекании физико-химических процессов производства сырокопченых колбас на отдельных этапах созревания.

Органолептические исследования колбасных изделий. Производили органолептическую оценку всех образцов колбасных изделий по: запаху, консистенции, цвету, внешнему виду и вкусу.

Наибольшей плотностью обладал образец ГДЛ из Белгородского района. Аромат ветчинности проявился у образцов, изготовленных с применением бактериальной закваски, более яркий у образца из Алексеевского района, что говорит о более интенсивных деструктивных процессах белковых веществ на общем фоне действия собственных ферментов и разрушающего действия примесей токсических веществ мясного сырья.

При этом показано, что продукт с наилучшими вкусовыми характеристиками получен из сырья, отобранного в Белгородском районе. Это является подтверждением гипотезы о негативном влиянии примесей токсических веществ в мясном сырье на ход автолитических процессов и качественный состав накапливаемых продуктов распада.

Заключение

По экологическому состоянию ситуация в Белгородской области делится на техногенные геобиохимические зоны с различными уровнями загрязнения тяжелыми металлами и радионуклидами. В более грязных районах, таких как Губкинский и Алексеевский, в большей степени происходит накопление в организме животных токсических веществ с кормами и водой. Это вызывает достоверные изменения физиологического состояния, что может перерастать в различные заболевания и отрицательно сказываться на качестве получаемых продуктов животноводства.

В целом концентрация тяжелых металлов и радионуклидов в большинстве случаев не превышает предельно допустимых уровней. Однако, предельно допустимые концентрации нормированы только по отдельно взятым веществам. В нашем случае их много, и они действуют в комплексе как антагонисты или как синергисты. Так, например, известно, что на накопление кадмия и свинца проявляется антагонистический эффект радиоцезия, а на биологическую активность меди и железа проявляется синергизм цезия.

Беспокоит то, что по содержанию каждого отдельно взятого из этих веществ (в пределах ПДК) мы обычно делаем вывод о его безвредности. При этом известно, что совместное действие многих из них (например, с радионуклидами) вызывает резкий подъем токсичности.

В связи с тем, что экологическая ситуация во многих регионах постоянно усложняется, исследования по данной проблеме необходимо усилить, обратив особое внимание на определение предельно допустимых концентраций комплекса токсических веществ в продуктах питания.

Таким образом, в условиях современной нестабильности показателей качества мясного сырья и сложившейся экологической ситуации необходимы периодические глубокие исследования качества продукции животноводства и разработка целесообразных нормативов ее использования при производстве продуктов питания для человека.

В связи со значительным увеличением накопления в мясной продукции многих очень опасных веществ, таких, как кадмий, свинец, стронций, цезий и др., необходимы разработки их комплексной предельно допустимой концентрации.

Для профилактики возможных нежелательных последствий необходимо более детальное исследование и рассмотрение вопросов о целесообразности (нецелесообразности) использования мясной продукции из Губкинского и Алексеевского районов для изготовления детского питания.